(57)【要約】【課題】  異常放電成分と静電気放電成分とを区別することで、信頼性の高い保護回路を備えた放電管点灯装置を提供する。【解決手段】  トランスＴＲの出力電流を電流検出回路１６で検出し、異常放電検出回路３２がこの出力電流中に含まれる異常放電成分を検出したときに、点灯動作を停止させて異常放電に対する保護機能を働かせる。同時に、放電管点灯装置内で観測される静電気放電成分をノイズ検出回路３４で検出し、この検出結果で異常放電検出回路３２の出力をマスクすることで、静電気放電による保護回路の誤動作を防止する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧トランスの２次側に形成された高圧ラインと、該高圧ラインに接続された放電管と、該放電管の点灯制御を行う点灯制御部と、前記高圧ラインの異常を検出して前記点灯制御部に点灯動作の停止を指示する保護回路とを備えた放電管点灯装置において、
前記保護回路は、
前記高圧ラインに異常放電が発生したことを検出する異常放電検出回路と、
前記高圧ラインにノイズ成分が重畳したことを検出するノイズ成分検出回路とを具備し、
前記異常放電検出回路と前記ノイズ成分検出回路の双方の出力を用いて、前記点灯制御部への出力信号を生成することを特徴とする放電管点灯装置。
【請求項２】
高圧トランスの２次側に形成された高圧ラインと、該高圧ラインに接続された放電管と、該放電管の点灯制御を行う点灯制御部と、前記高圧ラインの異常を検出して前記点灯制御部に点灯動作の停止を指示する保護回路とを備えた放電管点灯装置において、
前記保護回路は、
前記高圧ラインに発生した異常放電を検出して前記点灯制御部に点灯停止信号を出力する異常放電検出回路と、
前記高圧ラインにノイズ成分が重畳したことを検出するノイズ成分検出回路と、
前記ノイズ成分検出回路の出力を用いて前記異常放電検出回路の出力をマスクするマスク回路と
を具備することを特徴とする放電管点灯装置。
【請求項３】
高圧トランスの２次側に形成された高圧ラインと、該高圧ラインに接続された放電管と、該放電管の点灯制御を行う点灯制御部と、前記高圧ラインの異常を検出して前記点灯制御部に点灯動作の停止を指示する保護回路とを備えた放電管点灯装置において、
前記保護回路は、
前記高圧ラインにハイパスフィルタを介して接続された異常放電検出回路と、
前記高圧ライン付近に配置されたノイズ検出用配線を備えたノイズ成分検出回路と
を具備することを特徴とする放電管点灯装置。
【請求項４】
高圧トランスの２次側に形成された高圧ラインと、該高圧ラインに接続された放電管と、該放電管の点灯制御を行う点灯制御部と、前記高圧ラインの異常を検出して前記点灯制御部に点灯動作の停止を指示する保護回路とを備えた放電管点灯装置において、
前記保護回路は、
前記高圧ラインに発生した異常放電成分を検出する異常放電検出回路と、
前記高圧ラインに発生したノイズ成分を検出する複数のノイズ成分検出回路と、
前記各ノイズ成分検出回路の出力の論理和を取るＯＲ回路と、
前記ＯＲ回路と前記異常放電検出回路の出力との論理積を取るＡＮＤ回路と
を具備することを特徴とする放電管点灯装置。
【請求項５】
高圧トランスの２次側に形成された高圧ラインと、該高圧ラインに接続された放電管と、該放電管の点灯制御を行う点灯制御部と、前記高圧ラインの異常を検出して前記点灯制御部に点灯動作の停止を指示する保護回路とを備えた放電管点灯装置において、
前記保護回路は、
前記高圧ラインに発生した異常放電成分を検出する異常放電検出回路と、
前記高圧ラインに発生したノイズ成分を検出するノイズ成分検出回路と、
前記ノイズ成分検出回路の出力を所定の閾値と比較する比較器と
を具備することを特徴とする放電管点灯装置。
【請求項６】
高圧トランスの２次側に形成された高圧ラインと、該高圧ラインに接続された放電管と、該放電管の点灯制御を行う点灯制御部と、前記高圧ラインの異常を検出して前記点灯制御部に点灯動作の停止を指示する保護回路とを備えた放電管点灯装置において、
前記保護回路は、
前記高圧ラインに発生した異常放電成分を検出する異常放電検出回路と、
前記高圧ラインに発生したノイズ成分を検出するノイズ成分検出回路と、
前記異常放電成分の検出に反応してパルス波形を生成するパルス波形生成回路と、
前記ノイズ成分の検出に反応してマスクパルスを生成するマスクパルス生成回路と、
前記パルス波形生成回路の出力と前記マスクパルス生成回路の出力との論理積を取るＡＮＤ回路と
を具備することを特徴とする放電管点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、放電管点灯装置に関し、特に、異常放電の検出に有効な放電管点灯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高圧の発生により放電管を点灯させる放電管点灯装置では、トランスや放電管の接触不良によって異常放電が発生する場合がある。この種の異常放電は、発煙や発火に至る恐れがあるため、異常放電が発生した場合には、点灯動作を停止させる必要がある。
【０００３】
ここで、異常放電を検出して動作停止を行う手法としては、例えば下記の文献に示されたものが知られている。
【特許文献１】特開昭５５−１６６６６２号公報
【特許文献２】特許第３１２３１６１号公報
【特許文献３】特開２００２−１５１２８７号公報  特許文献１には、同文献の第２図および第３図に記載されたように、過電流検出回路とカウンタを用いることで、１個の偶発的なアーク放電による誤停止を防止する手法が開示されており、特許文献２には、同文献の図１に記載されたように、コンデンサを用いて放電成分を検出する手法が開示されており、特許文献３には、同文献の図２に記載されたように、ハイパスフィルタを用いて放電成分を検出する手法が開示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に示された手法では、１個の偶発的なアーク放電による誤動作は防止できたとしても、周期的な静電気放電の発生やその他のノイズ成分のように、周期性のあるノイズ成分が重畳した場合には、この種のノイズ成分と異常放電成分とを区別することが困難である。
【０００５】
また、特許文献２および３に示された手法では、異常放電以外のノイズ成分、例えば、静電気放電が発生した場合でも、このノイズ成分は、コンデンサやハイパスフィルタを通過するため、本来停止させるべきではない状況下でも動作停止に至るという課題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、異常放電とノイズとの区別に有効な手法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の第１の手段は、高圧トランスの２次側に形成された高圧ラインと、該高圧ラインに接続された放電管と、該放電管の点灯制御を行う点灯制御部と、前記高圧ラインの異常を検出して前記点灯制御部に点灯動作の停止を指示する保護回路とを備えた放電管点灯装置において、前記保護回路は、前記高圧ラインに異常放電が発生したことを検出する異常放電検出回路と、前記高圧ラインにノイズ成分が重畳したことを検出するノイズ成分検出回路とを具備し、前記異常放電検出回路と前記ノイズ成分検出回路の双方の出力を用いて、前記点灯制御部への出力信号を生成することを特徴とする。
【０００８】
このように、異常放電検出回路とノイズ成分検出回路の双方を用いることで、異常放電とノイズとを好適に区別することが可能となり、より精度の高い保護動作を得ることができる。
【０００９】
また、本発明の第２の手段は、高圧トランスの２次側に形成された高圧ラインと、該高圧ラインに接続された放電管と、該放電管の点灯制御を行う点灯制御部と、前記高圧ラインの異常を検出して前記点灯制御部に点灯動作の停止を指示する保護回路とを備えた放電管点灯装置において、前記保護回路は、前記高圧ラインに発生した異常放電を検出して前記点灯制御部に点灯停止信号を出力する異常放電検出回路と、前記高圧ラインにノイズ成分が重畳したことを検出するノイズ成分検出回路と、前記ノイズ成分検出回路の出力を用いて前記異常放電検出回路の出力をマスクするマスク回路とを具備することを特徴とする。
【００１０】
このように、異常放電検出回路の出力をノイズ成分検出回路の出力でマスクすることで、ノイズ成分による誤動作を好適に防止することができる。
【００１１】
また、本発明の第３の手段は、高圧トランスの２次側に形成された高圧ラインと、該高圧ラインに接続された放電管と、該放電管の点灯制御を行う点灯制御部と、前記高圧ラインの異常を検出して前記点灯制御部に点灯動作の停止を指示する保護回路とを備えた放電管点灯装置において、前記保護回路は、前記高圧ラインにハイパスフィルタを介して接続された異常放電検出回路と、前記高圧ライン付近に配置されたノイズ検出用配線を備えたノイズ成分検出回路とを具備することを特徴とする。
【００１２】
このように、ハイパスフィルタを用いることで、高圧ラインに発生した異常放電成分が好適に得られ、かつ、ノイズ検出用配線を用いることで、高圧ライン及び制御回路基板付近に輻射されたノイズ成分が好適に得られるため、異常放電とノイズの判別精度が向上し、その結果、より信頼性の高い保護動作が期待できる。
【００１３】
ここで、ノイズ成分検出回路は、異常放電には反応せずに、静電気放電等のノイズに反応させる必要があるため、ノイズ検出用配線の配置は、異常放電の影響を受けない箇所、例えば、トランス端子やランプ接続部等の異常放電発生箇所の付近を避けて配置することが望ましい。
【００１４】
また、ノイズ成分検出回路は、異常放電検出回路が静電気ノイズの影響を受けた際には、確実に反応させる必要があるため、異常放電検出回路の近くに配置することが望ましいが、異常放電検出回路が平行線等の電磁界結合を利用した構成を取る場合には、異常放電検出回路の近くを避けて配置することが望ましい。また、ノイズ検出用配線の配置と異常放電検出回路の配置が近くなる場合は、異常放電で反応しないようノイズ検出部の感度を設定することが望ましい。
【００１５】
また、本発明の第４の手段は、高圧トランスの２次側に形成された高圧ラインと、該高圧ラインに接続された放電管と、該放電管の点灯制御を行う点灯制御部と、前記高圧ラインの異常を検出して前記点灯制御部に点灯動作の停止を指示する保護回路とを備えた放電管点灯装置において、前記保護回路は、前記高圧ラインに発生した異常放電成分を検出する異常放電検出回路と、前記高圧ラインに発生したノイズ成分を検出する複数のノイズ成分検出回路と、前記各ノイズ成分検出回路の出力の論理和を取るＯＲ回路と、前記ＯＲ回路と前記異常放電検出回路の出力との論理積を取るＡＮＤ回路とを具備することを特徴とする。
【００１６】
このように、ノイズ成分検出回路を複数設けることで、輻射的なノイズの検出精度が向上し、より信頼性の高い保護動作が期待できる。ここで、ＯＲ回路は、ワイヤードＯＲやダイオードＯＲを含むものとする。
【００１７】
また、本発明の第５の手段は、高圧トランスの２次側に形成された高圧ラインと、該高圧ラインに接続された放電管と、該放電管の点灯制御を行う点灯制御部と、前記高圧ラインの異常を検出して前記点灯制御部に点灯動作の停止を指示する保護回路とを備えた放電管点灯装置において、前記保護回路は、前記高圧ラインに発生した異常放電成分を検出する異常放電検出回路と、前記高圧ラインに発生したノイズ成分を検出するノイズ成分検出回路と、前記ノイズ成分検出回路の出力を所定の閾値と比較する比較器とを具備することを特徴とする。
【００１８】
このように、検出したノイズ成分を所定の閾値と比較することで、静電気のようにピークの大きなノイズ成分に対する耐性や、バックグラウンドノイズのようにピークの小さなノイズ成分に対する耐性を選択的に向上させたい場合に有効である。例えば、周辺に高速なデジタル回路やＲＦ回路が存在し、色々な輻射ノイズが常に重畳する環境下に置かれる場合には、所定の閾値以下のノイズ成分は無視し、静電気等の所定の閾値以上のノイズ成分のみが検出される構成とする。
【００１９】
また、本発明の第６の手段は、高圧トランスの２次側に形成された高圧ラインと、該高圧ラインに接続された放電管と、該放電管の点灯制御を行う点灯制御部と、前記高圧ラインの異常を検出して前記点灯制御部に点灯動作の停止を指示する保護回路とを備えた放電管点灯装置において、前記保護回路は、前記高圧ラインに発生した異常放電成分を検出する異常放電検出回路と、前記高圧ラインに発生したノイズ成分を検出するノイズ成分検出回路と、前記異常放電成分の検出に反応してパルス波形を生成するパルス波形生成回路と、前記ノイズ成分の検出に反応してマスクパルスを生成するマスクパルス生成回路と、前記パルス波形生成回路の出力と前記マスクパルス生成回路の出力との論理積を取るＡＮＤ回路とを具備することを特徴とする。
【００２０】
このように、異常放電成分とノイズ成分とをパルス波形で処理する構成を取ることにより、保護回路のＩＣ内への組み込みが可能になる。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように、本発明によれば、異常放電成分とノイズ成分の区別に有効な放電管点灯装置が提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明に係る放電管点灯装置を添付図面を参照して詳細に説明する。尚、本発明は、以下説明する実施形態に限らず適宜変更可能である。
【００２３】
図１は、本発明の一実施形態に係る放電管点灯装置の構成を示す回路ブロック図である。同図に示す放電管点灯装置は、複数の放電管を点灯させるフルブリッジ型のインバータユニットを例示したものであり、複数の放電管に対して制御回路とトランスを１つずつ設けた多灯制御構成を有する。
【００２４】
同図に示すように、直流電源１０がスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４で構成されたフルブリッジ回路に接続され、このフルブリッジ回路の後段にコンデンサＣを介してトランスＴＲが接続されて、該トランスＴＲの２次側から高圧電力を出力するインバータ回路が構成される。このトランスＴＲの２次側から後段が高圧ラインとなる。尚、トランスＴＲの２次側に接続され、制御回路に帰還されるラインも便宜上、高圧ラインと称す。また、インバータ回路の構成や動作は、周知の技術であるため、本実施形態では説明を省略する。
【００２５】
インバータ回路の後段には、２０本の放電管１４−１〜１４−２０が高圧ラインに対して並列に接続され、トランスＴＲの２次側巻線とＧＮＤ間には、高圧ラインを流れる電流量を検出する電流検出回路１６と、高圧ラインに印加された電圧値を検出する電圧検出回路１８とがそれぞれ配置される。
【００２６】
放電管１４−１〜１４−２０とＧＮＤ間には、各放電管の合計電流量を検出する管電流検出回路２０が配置され、この管電流検出回路２０の検出結果が制御回路１２に出力される。制御回路１２は、管電流検出回路２０の出力に基づいて、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４を制御し、放電管１４−１〜１４−２０に流れる電流を一定に維持する定電流フィードバック制御を行う。
【００２７】
制御回路１２は、さらに、電流検出回路１６の検出結果を内部に取り込んで所定の基準値と比較し、検出結果が基準値を超えた場合には過電流保護を行うとともに、電圧検出回路１８の検出結果を内部に取り込んで所定の基準値と比較し、検出結果が基準値を超えた場合には過電圧保護を行う。
【００２８】
制御回路１２は、上記過電流保護および過電圧保護に加えて、保護回路２２による異常放電検出時の保護動作を実行する。この保護回路２２は、高圧ラインに発生した異常放電成分を検出する異常放電検出回路３２と、本装置内で観測されるノイズ成分を検出するノイズ検出回路３４と、異常放電検出回路３２の出力をノイズ検出回路３４の出力でマスクするマスク回路３０とで構成され、ノイズ成分には反応せずに異常放電のみに反応する保護回路を提供する。尚、保護回路２２は、管電流検出回路２０の出力に接続しても良い。
【００２９】
図２は、高圧ラインに発生する放電成分と静電気成分の様子を示す特性図である。同図（ａ）に示すように、高圧ラインに放電成分が発生した場合は、管電流５０に異常放電成分５２が周期的に重畳した電流波形が得られ、同図（ｂ）に示すように、高圧ラインに静電気成分が発生した場合は、管電流５０に静電気成分５４が瞬間的に重畳した電流波形が得らる。
【００３０】
これらのグラフが示すように、異常放電成分の重畳は、ピークの小さなインパルス成分の周期的な重畳となり、静電気成分の重畳は、ピークの大きなインパルス成分の単発的な重畳となる。加えて、異常放電成分は、高圧ラインの接触不良によって発生することが多いため、ラインノイズとして重畳する傾向にあり、静電気成分は、外部要因によって発生することが多いため、外部から輻射的に重畳する傾向にある。よって、これらの性質を利用した放電成分と静電気成分の区別が有効と考えられる。
【００３１】
図３は、図１に示した保護回路の一構成例を示す回路図である。同図に示すように、異常放電検出回路３２は、異常放電成分を抽出するハイパスフィルタＨＰＦと、ダイオードＤ１、抵抗Ｒ１、コンデンサＣ１から成る整流平滑回路とで構成され、ハイパスフィルタＨＰＦによって抽出された異常放電成分５２を整流平滑することで、マスク回路３０のトランジスタＴｒ１をオン／オフさせる構成とする。
【００３２】
また、ノイズ検出回路３４は、輻射ノイズを検出するノイズ検出配線４０と、ダイオードＤ２、抵抗Ｒ２、コンデンサＣ２から成る整流平滑回路とで構成され、ノイズ検出配線４０に輻射されたノイズ成分５４を整流平滑することで、トランジスタＴｒ２をオン／オフさせる構成とする。このノイズ検出回路３４は、抵抗Ｒを介してマスク回路３０に接続されるため、トランジスタＴｒ１のオン／オフ動作は、異常放電検出回路３２の出力とノイズ検出回路３４の出力によって制御されることになる。
【００３３】
同図の回路構成を見れば明らかであるように、異常放電成分５２が検出されると、トランジスタＴｒ１がオンとなるため、マスク回路３０の出力はＬレベルとなり、保護回路の出力がイネーブルとなる。一方、ノイズ成分５４が検出されると、トランジスタＴｒ２がオンとなるため、トランジスタＴｒ１はオフとなり、マスク回路３０の出力がＨレベルとなって、保護回路の出力がディセーブルとなる。
【００３４】
図４は、ノイズ検出回路を複数設けた場合の例を示す回路図である。同図に示すように、図３の保護回路に複数のノイズ検出回路３４−１、３４−２を設けることで、より確実にノイズ成分を検出できる構成とすることも有効である。このように複数のノイズ検出手段を併用する場合は、各ノイズ検出回路を離れた場所に配置しておくことが望ましい。例えば、ノイズ検出回路３４−１を異常放電検出回路の近くに配置し、ノイズ検出回路３４−２をトランスの近くに配置しておけば、いずれか一方のノイズ検出で誤動作が防止できるため、より高精度な保護動作が期待できる。
【００３５】
図５は、図１に示したノイズ検出回路の一構成例を示す回路図である。同図に示すノイズ検出回路は、図３に示したノイズ検出回路３４の構成に若干の変更を加えた例であり、ノイズ検出配線４０をミアンダ状に配置してアンテナ効果を高めるとともに、整流平滑回路の後段に比較器４２を設けることで、整流平滑回路の出力レベルと閾値Ｖｒｅｆとの比較結果でノイズ成分の検出を判定する構成としたものである。尚、ノイズ検出配線４０は、スパイラル状に形成しても良い。
【００３６】
ここで、閾値Ｖｒｅｆの値は、静電気のピークは確実に捉えるが、バックグラウンドノイズは無視する値に設定しておくことが望ましく、このように設定することで、不必要なマスク動作によって異常放電の検出を逃す事態を回避することができる。
【００３７】
図６は、図１に示した保護回路の別の構成例を示す回路図である。同図示す例は、マスク回路３０をロジック回路で構成した場合の例であり、このように構成する場合には、異常放電検出回路３２およびノイズ検出回路３４の出力をパルス出力とする。
【００３８】
そして、異常放電検出回路３２の出力パルスをＲＳフリップフロップ４４のセット端子に入力することで、異常放電パルスに反応したパルス波形を生成するとともに、ノイズ検出回路３４の出力をモノマルチ回路４６に入力することで、ノイズパルスに反応したマスクパルスを生成する。このマスクパルスは時定数ＣＲで定まる長さを有する。
【００３９】
同図の回路構成を見れば明らかであるように、ＲＳフリップフロップ４４の出力は、放電パルスが入力されると、リセット信号が入力されるまでＨレベルを出力し、モノマルチ回路４６の出力は、ノイズパルスの入力後ＨレベルからＬレベルに遷移し、時定数ＣＲで決まる時間の経過後Ｈレベルに戻るパルスを出力する。
【００４０】
ＲＳフリップフロップ４４とモノマルチ回路４６の出力は、ＡＮＤ演算器４８に入力され、両者の出力がＨレベルのときに保護回路がイネーブルとなり、いずれかの出力がＬレベルのときには保護回路はディセーブルとなる。尚、ＲＳフリップフロップ４４のリセット端子には、外部からのリセット信号Ｐｏｗｅｒ  Ｏｎ  Ｒｅｓｅｔが接続されており、保護回路の動作を停止させて点灯動作を復帰させる場合には、このリセット信号が加えられる。
【００４１】
図７は、図１に示した異常放電検出回路の一構成例を示す回路図である。同図に示すように、異常放電検出回路３２は、高圧ラインの電流成分をインダクタＬとコンデンサＣとで構成されるローパスフィルタを通すことで、異常放電成分を含まない低周波信号を生成し、この低周波信号と高圧ラインの電流成分とを比較器４２で比較することで、異常放電成分を検出する構成としても良い。
【００４２】
図８は、図１に示した異常放電検出回路の他の構成例を示す回路図である。同図に示すように、異常放電検出回路３２は、デジタルフィルタを用いて構成することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明によれば、異常放電成分とノイズ成分との区別が可能になるため、静電気の影響を受けやすい機器への適用が期待される。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施形態に係る放電管点灯装置の構成を示す回路ブロック図である。
【図２】高圧ラインに発生する放電成分と静電気成分の様子を示す特性図である。
【図３】図１に示した保護回路の一構成例を示す回路図である。
【図４】ノイズ検出回路を複数設けた場合の例を示す回路図である。
【図５】図１に示したノイズ検出回路の一構成例を示す回路図である。
【図６】図１に示した保護回路の別の構成例を示す回路図である。
【図７】図１に示した異常放電検出回路の一構成例を示す回路図である。
【図８】図１に示した異常放電検出回路の他の構成例を示す回路図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０…直流電源、１２…制御回路、１４…放電管、１６…電流検出回路、１８…電圧検出回路、２０…管電流検出回路、２２…保護回路、３０…マスク回路、３２…異常放電検出回路、３４…ノイズ検出回路、４０…ノイズ検出配線、４２…比較器、４４…ＲＳフリップフロップ、４６…モノマルチ回路、４８…ＡＮＤ演算器、５０…管電流、５２…異常放電成分、５４…静電気成分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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